Ⅱ型固有淋巴細(xì)胞對T細(xì)胞分化的影響及其在免疫性疾病中的作用

吳瑤，蔣麗娜，祝筱梅，姚詠明*

1解放軍總醫(yī)院醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究部，北京 100048；2河北北方學(xué)院醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)學(xué)院，河北張家口 075000

Ⅱ型固有淋巴細(xì)胞(type 2 innate lymphoid cell，ILC2)是近年來發(fā)現(xiàn)的固有淋巴細(xì)胞亞群，可持續(xù)參與機(jī)體固有免疫和適應(yīng)性免疫反應(yīng)過程，對免疫系統(tǒng)中多種細(xì)胞功能具有顯著影響，其中對T淋巴細(xì)胞的調(diào)控作用尤為突出。ILC2可影響CD8+T細(xì)胞、CD4+T細(xì)胞甚至記憶性T細(xì)胞等不同類型的T淋巴細(xì)胞，且在功能特性上與輔助性T細(xì)胞(helper T cell，Th)2具有高度相似性，因此被界定為Th2細(xì)胞在固有免疫系統(tǒng)中的“鏡像”細(xì)胞。有資料顯示，ILC2與Th2不僅在轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)和細(xì)胞因子分泌方面存在共同點(diǎn)，同時(shí)能夠通過誘導(dǎo)Th2細(xì)胞亞群的特異性分化或與其產(chǎn)生協(xié)同作用來參與機(jī)體的Th2型免疫反應(yīng)，甚至成為抗寄生蟲免疫反應(yīng)和過敏性疾病的重要環(huán)節(jié)[1]。ILC2主要通過自身抗原呈遞作用以及分泌2型細(xì)胞因子等途徑直接或間接調(diào)節(jié)T淋巴細(xì)胞的功能，最終誘導(dǎo)機(jī)體Th2型免疫 應(yīng)答。

1 ILC2對Th2細(xì)胞分化的直接誘導(dǎo)作用

ILC2是體內(nèi)重要的固有免疫細(xì)胞，不僅可在接受外界抗原刺激信號數(shù)小時(shí)內(nèi)迅速作出防御反應(yīng)，還能夠發(fā)揮抗原呈遞作用，將刺激信號向T、B淋巴細(xì)胞進(jìn)一步傳遞。尤其是在對T淋巴細(xì)胞的調(diào)控過程中，ILC2通過高表達(dá)主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ類抗原(major histocompatibility complex class Ⅱ antigen，MHC-Ⅱ)及協(xié)同刺激分子，將信號傳遞給CD4+T細(xì)胞，有效刺激Th2細(xì)胞亞群的活化，在啟動(dòng)機(jī)體Th2型免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用[2-3](圖1)。 協(xié)同刺激因素包括OX40-OX40L、可誘導(dǎo)共刺激分子(inducible costimulator，ICOS)及其配體(ICOSL)、CD40-CD154等。作為T淋巴細(xì)胞的第二刺激信號，上述因素與MHC-Ⅱ類分子具有協(xié)同效應(yīng)，參與誘導(dǎo)Th2細(xì)胞的分化[1,4]。例如，在過敏性炎癥小鼠模型中，經(jīng)白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-33激活后，ILC2通過其所表達(dá)的共刺激分子與幼稚T細(xì)胞表面相應(yīng)配體結(jié)合，并在幼稚CD4+T細(xì)胞上發(fā)生相互作用并產(chǎn)生信號，進(jìn)一步刺激轉(zhuǎn)錄因子GATA結(jié)合蛋白3(GATA binding protein 3，GATA3)活化，促進(jìn)Th2細(xì)胞甚至調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cell，Treg)增多[5]。其中，存在于多種免疫細(xì)胞的OX40L僅表達(dá)于激活的ILC2，其他免疫細(xì)胞甚至樹突細(xì)胞(dendritic cell，DC)則未見表達(dá)?；罨腎LC所表達(dá)的OX40L在與T細(xì)胞共刺激受體Tnfrsf4(OX40)相互作用下，參與Th2細(xì)胞甚至Treg細(xì)胞反應(yīng)，引起組織中Th2和Treg細(xì)胞增多。反之，當(dāng)ILC2中OX40L缺失時(shí)(Il7raCre/+Tnfsf4fl/fl小鼠)，上述效應(yīng)則消失。由此可見，OX40L-OX40的結(jié)合為Th2細(xì)胞的存活和增殖提供了重要信號，可通過T細(xì)胞受體誘導(dǎo)并表達(dá)于Th2細(xì)胞，是Th2高效反應(yīng)的重要途徑之一[6]。

在ILC2表達(dá)的MHC-Ⅱ作用下，T淋巴細(xì)胞可通過產(chǎn)生細(xì)胞因子IL-2和IL-4與ILC2相應(yīng)受體結(jié)合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)ILC2對于自身功能的活化，從而維持細(xì)胞的增殖能力及細(xì)胞因子的產(chǎn)生和釋放?；谏鲜稣{(diào)控機(jī)制，MHC-Ⅱ顯著增強(qiáng)了ILC2細(xì)胞的功能及其誘生Th2類細(xì)胞因子的作用，使ILC2與T淋巴細(xì)胞之間形成了反饋?zhàn)饔肹7-8]。在體外實(shí)驗(yàn)中，ILC2與幼稚CD4+T細(xì)胞共培養(yǎng)可增強(qiáng)細(xì)胞增殖活性和細(xì)胞因子的分泌[9]。同樣，ILC2所表達(dá)的MHC-Ⅱ類分子在IL-2和IL-4作用下能夠有效維持ILC2的功能狀態(tài)。由此可見，MHC-Ⅱ和共刺激分子途徑可能是ILC2參與機(jī)體Th2型免疫反應(yīng)的重要路徑，而ILC2與T淋巴細(xì)胞的相互作用則進(jìn)一步促進(jìn)了ILC2自身的增殖活性以及Th2型細(xì)胞因子的產(chǎn)生。

2 ILC2對Th2細(xì)胞的間接調(diào)節(jié)效應(yīng)

在啟動(dòng)機(jī)體Th2型免疫反應(yīng)的過程中，細(xì)胞因子是ILC2調(diào)控T淋巴細(xì)胞的另一重要途徑。ILC2在激活狀態(tài)下可迅速分泌大量Th2型細(xì)胞因子，并通過這些細(xì)胞因子發(fā)揮免疫防御效應(yīng)。同時(shí)，細(xì)胞因子還可影響其他免疫細(xì)胞的功能，間接誘導(dǎo)Th2細(xì)胞分化以及啟動(dòng)機(jī)體的Th2型免疫反應(yīng)(圖1)。

圖1 Ⅱ型固有淋巴細(xì)胞誘導(dǎo)2型輔助性T細(xì)胞分化Fig.1 ILC2 induces Th2 cell differentiation

既往研究發(fā)現(xiàn)，存在于腸道黏膜中的ILC2在IL-33的刺激作用下，可分泌產(chǎn)生IL-4、IL-5、IL-9、IL-13等Th2型細(xì)胞因子，并在這些細(xì)胞因子的誘導(dǎo)下，啟動(dòng)Th2型免疫反應(yīng)。由ILC2介導(dǎo)的體內(nèi)Th2型免疫反應(yīng)在促進(jìn)寄生蟲蟲體排出和防止其傳播方面具有重要意義[10-11]。來源于ILC2的細(xì)胞因子IL-9和IL-13有助于及時(shí)有效地驅(qū)除巴西日圓線蟲等。上述細(xì)胞因子通過促進(jìn)替代性活化巨噬細(xì)胞以及抑制蠕蟲感染所致炎癥反應(yīng)，發(fā)揮機(jī)體抗寄生蟲免疫保護(hù)作用[12-13]。

在過敏性免疫反應(yīng)狀態(tài)下，ILC2可影響Th2細(xì)胞的功能，甚至可通過調(diào)控DC功能間接作用于T淋巴細(xì)胞，誘導(dǎo)其向Th2亞群特異性分化，最終啟動(dòng)Th2型免疫應(yīng)答[14]。當(dāng)ILC2受到過敏原及其信號刺激后，可分泌IL-13、IL-4、IL-5、IL-9等細(xì)胞因子，與肥大細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞相互作用，造成氣道的高敏狀態(tài)。同時(shí)，IL-13可調(diào)節(jié)DC的免疫功能，促進(jìn)Th2細(xì)胞的分化，參與機(jī)體Th2型免疫反應(yīng)以及記憶性Th2細(xì)胞反應(yīng)。在氣道過敏性炎癥反應(yīng)小鼠模型中，在IL-33的刺激作用下，ILC2可迅速分泌大量的IL-13；而IL-13在與DC表面的特異性受體IL-13受體及IL-4受體結(jié)合后，可對DC的功能進(jìn)行調(diào)節(jié)，誘導(dǎo)幼稚CD4+T細(xì)胞向Th2細(xì)胞分化，參與Th2型免疫應(yīng)答過程。進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)，IL-13主要通過調(diào)節(jié)前列腺素E2受體相關(guān)信號通路，促進(jìn)CCR7+DC的遷移，使外周組織中DC在遭遇抗原后向引流淋巴結(jié)聚集；而成熟活化的DC將抗原呈遞給CD4+T細(xì)胞，誘導(dǎo)其向Th2細(xì)胞亞群特異性分化；相反，在ILC2缺乏狀態(tài)下，則會因?yàn)镮L-13水平不足，影響DC向淋巴結(jié)的遷移，致使Th2型免疫反應(yīng)隨之受損；當(dāng)ILC2被過繼轉(zhuǎn)移至ILC2特異性缺乏的Rorasg/sg BMT小鼠體內(nèi)后，小鼠Th2細(xì)胞受損狀態(tài)可得到明顯的改善[14]。此外，在由木瓜蛋白酶反復(fù)刺激所致的記憶性Th2細(xì)胞反應(yīng)過程中，活化的ILC2可通過IL-13誘導(dǎo)肺組織CD11b+CD103-DC趨化因子CCL17表達(dá)上調(diào)，促進(jìn)CCR4+記憶性Th2細(xì)胞向過敏原暴露部位募集[15]。 因此，當(dāng)致敏ICOS-T動(dòng)物中ILC2被清除后，ILC2缺乏致使動(dòng)物肺組織中記憶性Th2細(xì)胞數(shù)量明顯減少，而重新給予過敏原處理后，細(xì)胞因子IL-13及記憶性Th2細(xì)胞趨化因子均可在活化的ILC2中迅速表達(dá)[15]。由此可見，ILC2是機(jī)體Th2細(xì)胞功能效應(yīng)的有效補(bǔ)充，以IL-13間接調(diào)控為主的Th2細(xì)胞分化路徑則是一種不依賴于IL-4經(jīng)典途徑的全新作用途徑。這一作用途徑在啟動(dòng)由適應(yīng)性Th2細(xì)胞免疫介導(dǎo)的過敏性氣道炎癥反應(yīng)中具有顯著的病理生理 意義。

3 其他免疫調(diào)節(jié)分子及其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制

業(yè)已明確，程序性死亡分子配體1(programmed death ligand 1，PD-L1)是具有負(fù)向免疫調(diào)節(jié)作用的B7家族成員之一[16]，可選擇性表達(dá)于小鼠T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、DC、巨噬細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞，并在抑制細(xì)胞活化或誘導(dǎo)免疫耐受方面發(fā)揮重要作用[17]。程序性死亡分子1(programmed death 1，PD-1)則是CD28家族中的一種重要免疫抑制分子，主要表達(dá)于活化的成熟T淋巴細(xì)胞。盡管PD-1、PD-L1可通過不同信號通路來傳遞抑制性信號，減少機(jī)體抗原特異性T淋巴細(xì)胞的增殖，或通過對T淋巴細(xì)胞活性的影響誘導(dǎo)免疫耐受。存在于T淋巴細(xì)胞表面的PD-1也能夠通過與PD-L1或PD-L2配體結(jié)合而發(fā)揮抑制作用。其中，PD-1與PD-L1在激活的T淋巴細(xì)胞表面結(jié)合后，甚至可啟動(dòng)T淋巴細(xì)胞的程序性死亡。而表達(dá)于DC和巨噬細(xì)胞等機(jī)體固有免疫細(xì)胞的 PD-L2，則主要與Th2型免疫反應(yīng)相關(guān)[18]。

新近研究表明，作為機(jī)體重要的負(fù)向免疫調(diào)控細(xì)胞，ILC2與PD-L1、PD-1等抑制性免疫分子具有明顯的相關(guān)性。例如，在巴西圓線蟲等蠕蟲感染期間，PD-L1特異性表達(dá)于IL-2或IL-33活化后的ILC2，并通過與CD4+T細(xì)胞的PD-1受體相互作用，促進(jìn)炎癥條件下Th2細(xì)胞的分化并增強(qiáng)其免疫功能[19]。表達(dá)于ILC2上的PD-L1參與Th2細(xì)胞的功能調(diào)節(jié)，在誘導(dǎo)和維持Th2型免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。另據(jù)報(bào)道，作為受體表達(dá)于T淋巴細(xì)胞的抑制性分子PD-1，除存在于小鼠骨髓ILC祖細(xì)胞外[20]，在肺部炎癥組織ILC2上的表達(dá)也明顯上 調(diào)[21]。PD-1在ILC向其他亞群分化的過程中表達(dá)逐漸減弱，并特異性表達(dá)于ILC2，對該細(xì)胞亞群的發(fā)育和功能產(chǎn)生影響。因此，PD-1缺乏的ILC2，即使是在IL-33持續(xù)作用下，其細(xì)胞因子分泌仍然明顯減少。而體內(nèi)試驗(yàn)中，ILC2表面PD-1表達(dá)的缺失不僅影響IL-5和IL-13的產(chǎn)生和有效維持，甚至可能引起糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的腫瘤壞死因子受體(glucocorticoid-induced TNF receptor，GITR)、ICOS等重要刺激分子的表達(dá)改變[22]。有研究發(fā)現(xiàn)，在粉塵引起的過敏性反應(yīng)小鼠中，PD-1缺乏可造成過敏反應(yīng)加重以及病程惡化[23]，表明ILC2可能是導(dǎo)致Th2型細(xì)胞因子產(chǎn)生減少和CD4+T細(xì)胞反應(yīng)受損的重要因素。

在寄生蟲感染性疾病的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，ILC2的PD-1表達(dá)能力與其組織來源有關(guān)，且可因IL-33的刺激而增強(qiáng)；相反，ILC2的細(xì)胞因子產(chǎn)生能力會減弱[24]。因此，在寄生蟲感染過程中，IL-33激活腸道黏膜上皮ILC2，可分泌Th2型細(xì)胞因子并上調(diào)KLRG1。但當(dāng)表達(dá)于KLRG1+ILC2上的PD-1作為信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transducer and activator of transcription，STAT)5依賴的負(fù)向調(diào)控分子[25]與PD-L1結(jié)合后，可特異性下調(diào)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)因子STAT5的活性，形成PD-1對KLRG1+ILC2亞群的負(fù)向調(diào) 控[26]，進(jìn)而影響KLRG1+ILC2亞群的細(xì)胞增殖和細(xì)胞因子分泌，阻斷其在驅(qū)除蠕蟲過程的重要作用。因此，在抗寄生蟲感染的過程中，阻斷PD-1可能造成機(jī)體向2型免疫反應(yīng)方向發(fā)展，從而增強(qiáng)機(jī)體的抗寄生蟲免疫反應(yīng)。

也有研究發(fā)現(xiàn)，在以PD-1為靶點(diǎn)的抗PD-1抗體治療腫瘤過程中，由PD-1所介導(dǎo)的ILC功能通常會被阻斷[27]，并且這一現(xiàn)象也同時(shí)存在于胰腺導(dǎo)管腺癌(PDAC)的PD-1+腫瘤ILC2和PD-1+T細(xì)胞[28]。而ILC2在IL-33的活化作用下，不僅可形成局部組織浸潤，同時(shí)還能夠通過激活組織特異性抗腫瘤免疫反應(yīng)來抑制腫瘤生長[28]。因此，將活化的腫瘤ILC2確定為抗PD-1免疫療法的靶標(biāo)，被認(rèn)為可有效增強(qiáng)組織特異性的抗癌免疫反應(yīng)和抗PD-1免疫療法的功效。

另有資料提示，DC表達(dá)的PD-L2參與介導(dǎo)Th2型免疫反應(yīng)過程[29]，而ILC2在促進(jìn)Th2型免疫反應(yīng)及記憶性Th2細(xì)胞反應(yīng)中發(fā)揮著重要的調(diào)控效應(yīng)，因此對于ILC2和DC與PD-1/PD-L2之間是否存在關(guān)聯(lián)，尚待進(jìn)一步深入探究。

4 總結(jié)與展望

ILC2在促進(jìn)T淋巴細(xì)胞向Th2細(xì)胞亞群特異性分化以及啟動(dòng)機(jī)體Th2型免疫應(yīng)答方面發(fā)揮著重要作用，可通過多條途徑調(diào)控T淋巴細(xì)胞的免疫狀態(tài)，甚至誘導(dǎo)其向Th2細(xì)胞等具有抑制效應(yīng)的亞群分化。這對于誘導(dǎo)機(jī)體免疫耐受和通過改善免疫紊亂狀態(tài)來維持免疫平衡具有重要意義。雖然目前已初步明確了ILC2在氣道過敏性炎癥反應(yīng)和抗寄生蟲感染等病理生理過程中的免疫調(diào)控效應(yīng)，但該細(xì)胞亞群的確切作用機(jī)制和臨床意義尚有待澄清，且ILC2自身也具有明顯的異質(zhì)性?，F(xiàn)階段研究主要集中在黏膜組織相關(guān)性疾病方面，對于ILC2在機(jī)體其他組織器官中的潛在作用及其調(diào)節(jié)途徑值得進(jìn)一步深入探討。